Question

2．如圖甲所示，電源電壓為12V不變．小燈泡L標(biāo)有“6V”字樣，小燈泡的I-U關(guān)系如圖乙所示，R為規(guī)格“50?  1A”的滑動變阻器．

（1）閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，使小燈泡L正常發(fā)光．此時，小燈泡L的電阻是12?，在1min內(nèi)電路消耗的電能是360J．
（2）若繼續(xù)調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，使滑動變阻器消耗的電功率是小燈泡L消耗的電功率的3倍，則滑動變阻器消耗的電功率是4.05W．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)圖象讀出通過燈泡的電流，根據(jù)歐姆定律求出小燈泡L的電阻，根據(jù)W=UIt求出在1min內(nèi)電路消耗的電能；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和P=UI求出滑動變阻器消耗的電功率是小燈泡L消耗的電功率的3倍時它們兩端的電壓關(guān)系，然后求出燈泡和滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)圖象讀出通過燈泡的電流即為電路中的電流，利用P=UI求出滑動變阻器消耗的電功率．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L=6V，
由圖象可知，通過燈泡的電流I_L=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，小燈泡L的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，在1min內(nèi)電路消耗的電能：
W=UIt=UI_Lt=12V×0.5A×60s=360J；
（2）因滑動變阻器消耗的電功率是小燈泡L消耗的電功率的3倍，
所以，由P=UI可得：
$\frac{{U}_{R}}{{U}_{L}′}$=$\frac{\frac{{P}_{R}}{I′}}{\frac{{P}_{L}′}{I′}}$=$\frac{{P}_{R}}{{P}_{L}′}$=$\frac{3}{1}$，即U_R=3U_L′
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，U=U_R+U_L′=3U_L′+U_L′=4U_L′=12V，
則U_L′=3V，U_R=3U_L′=3×3V=9V，
由圖象可知，U_L′=3V時電路中的電流I′=0.45A，
滑動變阻器消耗的電功率：
P_R=U_RI′=9V×0.45A=4.05W．
故答案為：（1）12；360；（2）4.05．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，根據(jù)圖象讀出電壓和電流的對應(yīng)值是關(guān)鍵．